翼型模型测力系统技术方案

本发明专利技术公开了一种翼型模型测力系统，包括：一对支架，均竖向设置；一对连接座，各连接座以可沿所述支架做无摩擦损耗地滑动的方式地设置在各支架上；阻力测量天平，其连接于其中一个连接座；阻力和俯仰力矩测量天平，其连接于另一个连接座；一对连接杆，其中一个连接杆的一端连接至阻力测量天平，另一个连接杆的一端连接至阻力和俯仰力矩测量天平，各连接杆的另一端连接至翼型模型的前端，以将翼型模型支撑于一对支架之间；以及一对升力测量装置，各升力测量装置设置在各支架上，各升力测量装置的升力传递构件连接至各连接座。本发明专利技术采用双支撑系统，翼型模型支撑于该一对支架之间，系统支撑刚度高，翼型模型在自重和风载作用下变形小。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及测量系统，尤其涉及一种翼型模型测力系统。
技术介绍
翼型气动特性是飞行器设计成败的关键，所以提高风洞试验中翼型气动特性测量系统的测量精度以匹配研制高性能飞行器的实际需求有着重要的工程意义。通过一系列翼型气动力直接测量的试验研究，发现采用三段式布局能够隔离风洞侧壁附面层的影响，升阻力测试结果更为合理。然而目前还存在以下两个问题：(1)阻力很小且载荷极不匹配，阻力分量信号小，抗干扰能力较弱；(2)单天平悬臂支撑系统刚度较弱，模型在气动力作用下会产生较大的弹性变形，并在大迎角下会出现较为剧烈的抖动现象。
技术实现思路
针对上述技术问题，本专利技术提供了一种高刚度，高精度的翼型模型测力系统。本专利技术提供的技术方案为：一种翼型模型测力系统，包括：一对支架，均竖向设置；一对连接座，各连接座以可沿所述支架做无摩擦损耗地滑动的方式地设置在各支架上；阻力测量天平，其连接于其中一个连接座，用于测量在风洞试验下所述翼型模型所承受的一侧阻力；阻力和俯仰力矩测量天平，其连接于另一个连接座，用于测量在风洞试验下所述翼型模型所承受的俯仰力矩和另一侧阻力；一对连接杆，设置于所述一对支架之间，其中一个连接杆的一端连接至所述阻力测量天平，另一个连接杆的一端连接至所述阻力和俯仰力矩测量天平，各连接杆的另一端连接至所述翼型模型的两端部，以将所述翼型模型支撑于所述一对支架之间；以及一对升力测量装置，各升力测量装置设置在各支架上，各升力测量装置的升力传递构件连接至各连接座，用于测量在风洞试验下所述翼型模型所承受的一侧升力。优选的是，所述的翼型模型测力系统，还包括：中空编码器，其设置于所述其中一个连接杆和所述阻力测量天平之间，所述中空编码器的内侧固定连接于所述其中一个连接杆，所述中空编码器的外侧可转动地连接至所述阻力测量天平，从而使所述中空编码器可随所述其中一个连接杆的转动而发生相对于所述阻力测量天平的转动；连接件，其一端连接至所述其中一个连接座，另一端可拆卸地连接至所述中空编码器外侧，从而使所述中空编码器外侧固定于所述连接件上，以固定中空编码器的位置；其中，所述另一个连接杆的一端与所述阻力和俯仰力矩测量天平也为可拆卸地连接；当所述连接件的另一端脱开所述中空编码器，且所述另一个连接杆的一端脱开所述阻力和俯仰力矩测量天平，从而使所述翼型模型发生转动，并使所述中空编码器测量出所述翼型模型的迎角。优选的是，所述的翼型模型测力系统中，所述另一个连接杆的一端通过法兰盘连接至所述阻力和俯仰力矩测量天平，其中，所述法兰盘具有圆形槽，且所述圆形槽的底部开设有圆弧形通孔，所述阻力和俯仰力矩测量天平具有第一圆形法兰端，所述第一圆形法兰端具有螺孔，所述第一圆形法兰端伸入至所述圆形槽内，与所述圆形槽的周向侧壁贴合，螺栓通过所述螺孔和所述圆弧形通孔，从而将所述第一圆形法兰端和所述法兰盘连接在一起，而当所述螺栓松开，所述法兰盘相对于所述第一圆形法兰端发生转动。优选的是，所述的翼型模型测力系统，还包括：底座，其上设置有一对直线导轨和一对限位板，各限位板垂直于所述直线导轨设置；一对支架设置在所述一对直线导轨上，并且各支架布置在各限位板的外侧，可拆卸地连接至各限位板，受各限位板的止挡，从而使一对支架之间的距离不缩短。优选的是，所述的翼型模型测力系统中，所述阻力测量天平包括：前支座和后支座；弹性片梁，其设置于所述前支座和后支座之间，所述弹性片梁的一端部连接于所述前支座，另一端连接于所述后支座；四个支撑梁，设置于所述前支座和后支座之间，且每组支撑梁的一端连接于所述前支座，另一端连接于所述后支座，每个支撑梁是由多个弹簧片平行间隔排列而成的长方体结构，每个支撑梁中多个弹簧片的排列方向与所述弹性片梁的厚度方向相平行；由四个应变片彼此连接构成的惠斯通电桥，其中两个应变片分别设置在所述弹性片梁的一端部的两侧，另两个应变片分别设置在所述弹性片梁的另一端部的两侧。优选的是，所述的翼型模型测力系统中，所述后支座包括第二圆形法兰端以及连接于所述第二圆形法兰端后侧的圆环形结构，且所述圆环形结构的内壁面为内窄外宽的圆锥面；所述中空编码器的外侧连接至一法兰轴承，所述圆环形结构伸入至所述法兰轴承的内部，并与所述法兰轴承的内壁相贴合，所述法兰轴承与所述第二圆形法兰端彼此连接。优选的是，所述的翼型模型测力系统，所述升力测量装置包括：杠杆梁；加载梁，其上端通过刀口支撑的方式连接于所述杠杆梁的一端；配重，其上端通过刀口支撑的方式连接于所述杠杆梁的另一端；支撑座；支柱，其下端固定于所述支撑座，上端通过刀口支撑的方式连接于杠杆梁的中间部位，并且以所述杠杆梁的中间部位作为支点支撑所述杠杆梁；测力传感器，其设置于所述支点与所述配重之间，所述测力传感器的一端固定于所述支撑座，另一端通过刀口支撑的方式连接于所述杠杆梁；其中，在所述加载梁所传递的竖向载荷作用下，所述杠杆梁相对于所述支点摆动，所述测力传感器生成测力数据。优选的是，所述的翼型模型测力系统中，所述加载梁通过第一串联正交双向刀口组件连接于所述杠杆梁的一端，所述配重的上端通过第二串联正交双向刀口组件连接于所述杠杆梁的另一端，所述测力传感器的另一端通过一反向串联正交双向刀口组件连接于所述杠杆梁。优选的是，所述的翼型模型测力系统中，所述杠杆梁的一端开设有第一通孔，所述杠杆梁的另一端具有第二通孔，所述杠杆梁在介于所述支点和所述配重之间开设有梯形槽，且在所述梯形槽的中间开设第三通孔；所述第一串联正交双向刀口组件的下部固定于所述杠杆梁的一端，所述加载梁的上端穿过所述第一通孔，并连接至第一串联正交双向刀口组件的上部刀口部件；所述第二串联正交双向刀口组件的下部固定于所述杠杆梁的另一端，所述配重的上端穿过所述第二通孔，并连接至所述第二串联正交双向刀口组件的上部刀口部件；所述反向串联正交双向刀口组件的下部刀口部件可插拔地设置于所述梯形槽内，所述测力传感器的另一端穿过所述第三通孔，并连接至所述反向串联正交双向刀口组件的上部。本专利技术所述的翼型模型测力系统具有以下有益效果：(1)本专利技术采用双支撑系统，即设计了一对支架，翼型模型支撑于该一对支架之间，系统支撑刚度高，翼型模型在自重和风载作用下变形小，大迎角下不会发生振动。(2)本专利技术布置了一个高精度中空编码器，消除了角度修正带来的误差，实现了翼型模型迎角的在线实时测量，角度测量误差≤1′。(3)本专利技术在翼型模型的两端分别单独设计一个阻力测量天平和一个阻力和俯仰力矩测量天平，翼型模型的升力由两侧的高灵敏度升力测量装置测量，降低了翼型模型升力、阻力以及俯仰力矩各分量之间的干扰，尤其是对小阻力的干扰，大大提高了阻力测量天平的测量精度，各测量装置的测量精度优于0.1％。(4)本专利技术可以实现不同气动特性的翼型模型的测力试验，具有较强的通用型。附图说明图1为本专利技术所述的翼型模型测力系统的立体图；图2为本专利技术所述的翼型模型测力系统的主视图；图3为本专利技术所述的翼型模型测力系统的左视图；图4为图2的F-F剖面图；图5为本专利技术所述的法兰盘的结构示意图；图6为图5的H-H剖视图；图7为本专利技术所述的阻力和俯仰力矩测量天平的立体图；图8为本专利技术所述的底座的结构示意图；图9为本专利技术所述的阻力测量天平的立体图；图10为本专利技术所述的阻力测量天平的主视图；图11为图1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种翼型模型测力系统，其特征在于，包括：一对支架，均竖向设置；一对连接座，各连接座以可沿所述支架做无摩擦损耗地滑动的方式地设置在各支架上；阻力测量天平，其连接于其中一个连接座，用于测量在风洞试验下所述翼型模型所承受的一侧阻力；阻力和俯仰力矩测量天平，其连接于另一个连接座，用于测量在风洞试验下所述翼型模型所承受的俯仰力矩和另一侧阻力；一对连接杆，设置于所述一对支架之间，其中一个连接杆的一端连接至所述阻力测量天平，另一个连接杆的一端连接至所述阻力和俯仰力矩测量天平，各连接杆的另一端连接至所述翼型模型的两端部，以将所述翼型模型支撑于所述一对支架之间；以及一对升力测量装置，各升力测量装置设置在各支架上，各升力测量装置的升力传递构件连接至各连接座，用于测量在风洞试验下所述翼型模型所承受的一侧升力。

【技术特征摘要】
1.一种翼型模型测力系统，其特征在于，包括：一对支架，均竖向设置；一对连接座，各连接座以可沿所述支架做无摩擦损耗地滑动的方式地设置在各支架上；阻力测量天平，其连接于其中一个连接座，用于测量在风洞试验下所述翼型模型所承受的一侧阻力；阻力和俯仰力矩测量天平，其连接于另一个连接座，用于测量在风洞试验下所述翼型模型所承受的俯仰力矩和另一侧阻力；一对连接杆，设置于所述一对支架之间，其中一个连接杆的一端连接至所述阻力测量天平，另一个连接杆的一端连接至所述阻力和俯仰力矩测量天平，各连接杆的另一端连接至所述翼型模型的两端部，以将所述翼型模型支撑于所述一对支架之间；以及一对升力测量装置，各升力测量装置设置在各支架上，各升力测量装置的升力传递构件连接至各连接座，用于测量在风洞试验下所述翼型模型所承受的一侧升力。2.如权利要求1所述的翼型模型测力系统，其特征在于，还包括：中空编码器，其设置于所述其中一个连接杆和所述阻力测量天平之间，所述中空编码器的内侧固定连接于所述其中一个连接杆，所述中空编码器的外侧可转动地连接至所述阻力测量天平，从而使所述中空编码器可随所述其中一个连接杆的转动而发生相对于所述阻力测量天平的转动；连接件，其一端连接至所述其中一个连接座，另一端可拆卸地连接至所述中空编码器外侧，从而使所述中空编码器外侧固定于所述连接件上，以固定中空编码器的位置；其中，所述另一个连接杆的一端与所述阻力和俯仰力矩测量天平也为可拆卸地连接；当所述连接件的另一端脱开所述中空编码器，且所述另一个连接杆的一端脱开所述阻力和俯仰力矩测量天平，从而使所述翼型模型发生转动，并使所述中空编码器测量出所述翼型模型的迎角。3.如权利要求2所述的翼型模型测力系统，其特征在于，所述另一个连接杆的一端通过法兰盘连接至所述阻力和俯仰力矩测量天平，其中，所述法兰盘具有圆形槽，且所述圆形槽的底部开设有圆弧形通孔，所述阻力和俯仰力矩测量天平具有第一圆形法兰端，所述第一圆形法兰端具有螺孔，所述第一圆形法兰端伸入至所述圆形槽内，与所述圆形槽的周向侧壁贴合，螺栓通过所述螺孔和所述圆弧形通孔，从而将所述第一圆形法兰端和所述法兰盘连接在一起，而当所述螺栓松开，所述法兰盘相对于所述第一圆形法兰端发生转动。4.如权利要求1至3中任一项所述的翼型模型测力系统，其特征在于，还包括：底座，其上设置有一对直线导轨和一对限位板，各限位板垂直于所述直线导轨设置；一对支架设置在所述一对直线导轨上，并且各支架布置在各限位板的外侧，可拆卸地连接至各限位板，受各限位板的止挡，从而使一对支架之间的距离不缩短。5.如权利要求1所述的翼型模型测力系统，其特征在于，所述阻力测量天平包括：前支座和后支...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨中艳，黄浩，刘丹，赵金海，
申请(专利权)人：中国航天空气动力技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11